卵母细胞非直观成像文献综述
- 绪论
卵母细胞是人体内最大的细胞，也是哺乳动物生殖的基础，因此观察卵母细胞及其细胞器在不同时期的形态与特征对研究细胞行为有重大的意义。但是,目前,传统成像方法对卵母细胞细胞器的成像研究受到衍射极限的限制,分辨率较低且细节不完全[1]。因此研究人员使用了很多方法提高分辨率或增强图像细节。
若我们考虑粒子的波粒二象性，可以将电子束作为入射光，发明了扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope， SEM）。德布罗意波长为nm的电子被当作光源，可达到0.1nm的分辨率[2]。但这种方法对生物样本的损伤极大，无法应用于活体细胞，且只能观察非常薄的样本。
上个世纪60年代，M.Minsky[3]提出了共聚焦扫描荧光显微镜（Confocal Scanning Fluorescence Microscopy，CSFM）。CSFM有效的解决了杂散光的问题，并大幅提高了成像的轴向深度。迄今为止，CSFM仍然是生物活细胞组织研究中最常用的工具之一[4][5]。但是，CSFM由于采用单物镜照明样品和收集信号，只能产生和收集球面波的一部分，造成PSF在纵向和横向不对称，纵向分辨率劣于横向分辨率3～4倍。
此外，近年来还有双光子荧光显微镜（Two-photon Fluorescence Microscopy，TPFM）[6]，受激发射损耗显微技术（stimulated emission depletion，STED）[7]以及荧光共振能量（Fluorescence Resonance Energy Transfer，FRET）[8]，他们均为使用荧光激发的各种特性提高点位上的分辨率。
上述方法提高图像分辨率方法均为对各点光强的直接测量，另一种思路为对各点位的光学参数进行测量获得非直观图像。
MA Geday[9]等人则考虑通过在测量光程中对光波的矢量参数如偏振、波前、相位等进行扫描，并通过数学物理模型解析出独立于衍射效应的远场光强分布。此方法利用双折射性质，通过RP法（Rotating Polarizer）和多波长的光源的使用，测算各点的相位差与消光角，从而获得高精度的近场结构特征，其理论分辨率并没有限制。近年来已有基于此理论的非直观成像系统获得了一系列有意义的结果[10]。
而基于穆勒矩阵的样品去偏信息非直观成像则通过对斯托克斯矢量的计算得到，穆勒矩阵可看作是一个共有多个元素的中间系数矩阵，其中每个元素都包含大量的物体偏振信息，我们可以通过一套光路完成穆勒矩阵的测定[11]。同时R. M.A. Azzam[12]提出穆勒矩阵的差分形式，将其与琼斯矩阵进行了对比，并指出差分穆勒矩阵元素具有的物理意义，已被用于生物样本的偏振非直观分析。
- 基于偏振态的光波参数非直观成像
将生物薄切片视为线性的各向异性物质，考虑样品具有双折射特性。假设样品的每一点为线性的均匀的波片，则我们可以测量每一点的双折射相位差与波片快轴与标定方向的夹角，即为消光角。I. G. WOOD[13]给出的方法如下：
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